宇宙の「生きた化石」：現在の宇宙に潜む進化最初期の銀河と巨大ブラックホールの探査

2013 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 23654068
• Research Institution: Ehime University
• Principal Investigator: 長尾 透 愛媛大学, 宇宙進化研究センター, 教授 (00508450)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 川勝 望 呉工業高等専門学校, その他部局等, 准教授 (30450183)
• Keywords: 銀河進化 / 光学赤外線天文学 / 巨大ブラックホール / 化学進化 / 電離ガス / スペクトル解析

Research Abstract

研究最終年度にあたる平成２５年度には、すばるディープフィールドと呼ばれる深宇宙探査領域に着目し、赤方偏移が１以下の「現在の宇宙」において重元素量が極端に低く、進化初期段階にあると考えられる銀河を系統的に探査した。この領域ではこれまでに非常に高感度の広帯域撮像データと狭帯域撮像データが取得されてきているが、狭帯域画像でフラックスに超過の見られる天体についてケック望遠鏡やMMT望遠鏡により系統的に可視光スペクトルを取得し、重元素量が極端に低い銀河が示す [OIII]4363 輝線が見られないかどうかを調べた。その結果、３シグマ以上の信頼度で [OIII]4363 を示す天体を２０天体見つけることができた。可視光スペクトルを詳細に調査することで、これらのうちいくつかは活動銀河核であることが分かったが、大部分は重元素量が 12+log(O/H) < 7.65 の銀河であることが分かった。特に、発見された銀河の中で最も重元素量の低い天体は 12+log(O/H) = 7.24 と、これまで知られている最も重元素量が低い銀河に匹敵し得るほどに重元素量が低いことが分かった。この発見の確からしさを調査するため、電離ガスの重元素量と電離源である星の重元素量をコンシステントに連動させた光電離モデル計算を行ってスペクトル中の輝線強度比について解析を進めたが、見つかった天体の重元素量が非常に低いという結論はゆるがないことが分かり、化学進化の非常に若い段階にある銀河が現在の宇宙にも散見されることを示すことができた。なお、この結果は既に査読論文として公表している（Ly, Malkan, Nagao, et al., 2014）。

Research Products

• [Journal Article] Flaring up of the compact cloud G2 during the close encounter with Sgr A* (2014)
  • Author(s): Saitoh, Takayuki R.; Makino, Junichiro; Asaki, Yoshiharu; Baba, Junichi; Komugi, Shinya; Miyoshi, Makoto; Nagao, Tohru; Takahashi, Masaaki; Takeda, Takaaki; Tsuboi, Masato; Wakamatsu, Ken-ichi
  • Journal Title: Publications of the Astronomical Society of Japan Volume: 66 Pages: id.1
  • DOI: 10.1093/pasj/pst003
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Extragalactic science, cosmology, and Galactic archaeology with the Subaru Prime Focus Spectrograph (2014)
  • Author(s): Takada, M.; Ellis, R. S.; Chiba, M.; Greene, J. E.; Aihara, H.; Arimoto, N.; Bundy, K.; Cohen, J.; Dore, O.; Graves, G.; Gunn, J. E.; Heckman, T.; Hirata, C. M.; Ho, P.; Kneib, J.; Le Fevre, O.; Lin, L.; More, S.; Murayama, H.; Nagao, T.; et al.
  • Journal Title: Publications of the Astronomical Society of Japan Volume: 66 Pages: id.R1
  • DOI: 10.1093/pasj/pst019
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] "Direct" Gas-phase Metallicities, Stellar Properties, and Local Environments of Emission-line Galaxies at Redshifts below 0.90 (2014)
  • Author(s): Ly, Chun; Malkan, Matthew A.; Nagao, Tohru; Kashikawa, Nobunari; Shimasaku, Kazuhiro; Hayashi, Masao
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 780 Pages: id.122
  • DOI: 10.1088/0004-637X/780/2/122
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Metallicity evolution, metallicity gradients, and gas fractions at z~3.4 (2014)
  • Author(s): Troncoso, P.; Maiolino, R.; Sommariva, V.; Cresci, G.; Mannucci, F.; Marconi, A.; Meneghetti, M.; Grazian, A.; Cimatti, A.; Fontana, A.; Nagao, T.; Pentericci, L.
  • Journal Title: Astronomy and Astrophysics Volume: 563 Pages: id.A58
  • DOI: 10.1051/0004-6361/201322099
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] ALMA resolves turbulent, rotating [CII] emission in a young starburst galaxy at z=4.8 (2014)
  • Author(s): De Breuck, C.; Williams, R.; Swinbank, M.; Caselli, P.; Coppin, K.; Davis, T.; Maiolino, R.; Nagao, T.; Smail, I.; Walter, F.; Weiss, A.; and Zwaan, M.
  • Journal Title: Astronomy and Astrophysics Volume: 未定 Pages: 未定
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Environmental Effects on Star Formation Activity at z~0.9 in the COSMOS Field (2013)
  • Author(s): Kajisawa, M.; Shioya, Y.; Aida, Y.; Ideue, Y.; Taniguchi, Y.; Nagao, T.; Murayama, T.; Matsubayashi, K.; Riguccini, L.
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 768 Pages: id.51
  • DOI: 10.1088/0004-637X/768/1/51
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A Comparative Analysis of Virial Black Hole Mass Estimates of Moderate-luminosity Active Galactic Nuclei Using Subaru/FMOS (2013)
  • Author(s): Matsuoka, K.; Silverman, J. D.; Schramm, M.; Steinhardt, C. L.; Nagao, T.; Kartaltepe, J.; Sanders, D. B.; Treister, E.; Hasinger, G.; Akiyama, M.; Ohta, K.; Ueda, Y.; Bongiorno, A.; Brandt, W. N.; Brusa, M.; Capak, P.; Civano, F.; Comastri, A.; Elvis, M.; et al.
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 771 Pages: id.64
  • DOI: 10.1088/0004-637X/771/1/64
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A statistical relation between the X-ray spectral index and Eddington ratio of active galactic nuclei in deep surveys (2013)
  • Author(s): Brightman, M.; Silverman, J. D.; Mainieri, V.; Ueda, Y.; Schramm, M.; Matsuoka, K.; Nagao, T.; Steinhardt, C.; Kartaltepe, J.; Sanders, D. B.; Treister, E.; Shemmer, O.; Brandt, W. N.; Brusa, M.; Comastri, A.; Ho, L. C.; Lanzuisi, G.; Lusso, E.; Nandra, K.; Salvato, M.; Zamorani, G.; Akiyama, M.; et al.
  • Journal Title: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Volume: 433 Pages: 2485-2496
  • DOI: 10.1093/mnras/stt920
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Strongly star-forming rotating disks in a complex merging system at z = 4.7 as revealed by ALMA (2013)
  • Author(s): Carniani, S.; Marconi, A.; Biggs, A.; Cresci, G.; Cupani, G.; D'Odorico, V.; Humphreys, E.; Maiolino, R.; Mannucci, F.; Molaro, P.; Nagao, T.; Testi, L.; Zwaan, M. A.
  • Journal Title: Astronomy and Astrophysics Volume: 559 Pages: id.A29
  • DOI: 10.1051/0004-6361/201322320
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The FMOS-COSMOS Survey of Star-forming Galaxies at z ~ 1.6. I. H_alpha-based Star Formation Rates and Dust Extinction (2013)
  • Author(s): Kashino, D.; Silverman, J. D.; Rodighiero, G.; Renzini, A.; Arimoto, N.; Daddi, E.; Lilly, S. J.; Sanders, D. B.; Kartaltepe, J.; Zahid, H. J.; Nagao, T.; Sugiyama, N.; Capak, P.; Carollo, C. M.; Chu, J.; Hasinger, G.; Ilbert, O.; Kajisawa, M.; Kewley, L. J.; Koekemoer, A. M.; et al.
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 777 Pages: id.L8
  • DOI: 10.1088/2041-8205/777/1/L8
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] FIR-Submm Metallicity Diagnostics for High-z Galaxies (2013)
  • Author(s): Nagao, T.; Maiolino, R.; De Breuck, C.; Caselli, P.; Hatsukade, B.; Saigo, K.
  • Journal Title: ASP Conference Series Volume: 476 Pages: 29
• [Presentation] Probing the evolution of the physical and chemical properties of star-forming galaxies using SPICA/MCS (2013)
  • Author(s): T. Nagao, S. Oyabu, H. Inami, T. Wada, et al.
  • Organizer: 国際研究会 "From exoplanets to distant galaxies: SPICA's new window on the cool Universe"
  • Place of Presentation: 東京大学
  • Year and Date: 20130618-20130621
• [Presentation] Chemical Properties of Active Galactic Nuclei
  • Author(s): T. Nagao, R. Maiolino, A. Marconi, K. Matsuoka
  • Organizer: 国際研究会 “Seeking the Leading Actor on the Cosmic Stage”
  • Place of Presentation: Castellammare del Golfo, Sicily (Italy)
  • Invited
• [Presentation] AGN Sciences: from Subaru to TMT
  • Author(s): T. Nagao
  • Organizer: 国際研究会 “Thirty Meter Telescope Science Forum”
  • Place of Presentation: Waikoloa, Hawaii (USA)
  • Invited
• [Presentation] 高赤方偏移活動銀河核の広帯域近赤外分光観測
  • Author(s): T. Nagao
  • Organizer: ワークショップ “TAO/SWIMS Science Workshop 2013”
  • Place of Presentation: 東京大学
  • Invited
• [Presentation] Sub-mm views of high-z AGN hosts: their chemical evolution
  • Author(s): T. Nagao, R. Maiolino, C. De Breuck, A. Marconi, K. Matsuoka, B. Hatsukade, P. Caselli
  • Organizer: 国際研究会 “East-Asia AGN Workshop 2013”
  • Place of Presentation: 北海道札幌市
• [Presentation] QSO/AGN Studies with HSC
  • Author(s): T. Nagao
  • Organizer: 研究会 “HSC collaboration meeting 2013”
  • Place of Presentation: 国立天文台三鷹
• [Presentation] AGN Sciences with MICHI
  • Author(s): T. Nagao
  • Organizer: ワークショップ “TMT-MICHI killer science workshop”
  • Place of Presentation: 東京大学
• [Presentation] Chemical Evolution of AGNs: from Optical/NIR to FIR/Submm
  • Author(s): T. Nagao
  • Organizer: 研究会 “SMBH-REC kick-off meeting 2013”
  • Place of Presentation: 愛媛大学
• [Presentation] Synergy between Subaru and large surveys in 2020’s: The case for high-z AGN/SMBH
  • Author(s): T. Nagao
  • Organizer: 研究会 “2020年代の銀河サーベイ計画とすばる望遠鏡とのシナジー”
  • Place of Presentation: 国立天文台三鷹
  • Invited
• [Presentation] Observational Studies on Super-massive Black Holes: Recent Hot Topics and the Next Steps
  • Author(s): T. Nagao
  • Organizer: 研究会 “初代星初代銀河研究会”
  • Place of Presentation: 鹿児島大学
  • Invited
• [Presentation] Extragalactic Studies with ALMA Archival Data
  • Author(s): T. Nagao
  • Organizer: 日本天文学会2014年春季年会ALMA特別セッション
  • Place of Presentation: 国際基督教大学
  • Invited